Luis Walter Alvarez

Dieser Artikel befasst sich mit dem amerikanischen Physiker. Für seinen Großvater, den spanischen Arzt, siehe Luis F. Alvarez. Für andere Personen gleichen Namens, siehe Luis Álvarez (Disambiguierung).

Luis Walter Alvarez (13. Juni 1911 - 1. September 1988) war ein amerikanischer Experimentalphysiker, Erfinder und Professor, der 1968 den Nobelpreis für Physik für seine Entdeckung von Resonanzzuständen in der Teilchenphysik unter Verwendung der Wasserstoffblasenkammer erhielt. Im Jahr 2007 schrieb das American Journal of Physics: "Luis Alvarez war einer der brillantesten und produktivsten Experimentalphysiker des zwanzigsten Jahrhunderts."

Nachdem er 1936 an der Universität von Chicago promoviert hatte, arbeitete Alvarez für Ernest Lawrence am Strahlungslabor der Universität von Kalifornien in Berkeley. Alvarez entwickelte eine Reihe von Experimenten zur Beobachtung des K-Elektroneneinfangs in radioaktiven Kernen, der von der Theorie des Betazerfalls vorhergesagt, aber noch nie beobachtet wurde. Er erzeugte Tritium mit Hilfe des Zyklotrons und maß dessen Lebensdauer. In Zusammenarbeit mit Felix Bloch maß er das magnetische Moment des Neutrons.

1940 trat Alvarez in das MIT Radiation Laboratory ein, wo er an einer Reihe von Radarprojekten des Zweiten Weltkriegs mitwirkte, von frühen Verbesserungen der IFF-Radarbaken (Identification friend or foe), die heute Transponder genannt werden, bis hin zu einem als VIXEN bekannten System, das verhindern sollte, dass feindliche U-Boote merkten, dass sie von den neuen luftgestützten Mikrowellenradaren entdeckt worden waren. Das Radarsystem, für das Alvarez am besten bekannt ist und das in der Luftfahrt, insbesondere bei der Berliner Luftbrücke in der Nachkriegszeit, eine wichtige Rolle gespielt hat, war der bodengesteuerte Anflug (GCA). Alvarez verbrachte einige Monate an der Universität von Chicago, wo er für Enrico Fermi an Kernreaktoren arbeitete, bevor er nach Los Alamos kam, um für Robert Oppenheimer am Manhattan-Projekt zu arbeiten. Alvarez arbeitete an der Konstruktion von Sprengstofflinsen und an der Entwicklung von Sprengzündern mit Drahtbrücken. Als Mitglied des Projekts Alberta beobachtete er den Trinity-Atomtest von einer B-29 Superfortress aus und später den Bombenangriff auf Hiroshima von der B-29 The Great Artiste aus.

Nach dem Krieg war Alvarez an der Entwicklung einer Flüssigwasserstoffblasenkammer beteiligt, die es seinem Team ermöglichte, Millionen von Fotos von Teilchenwechselwirkungen aufzunehmen, komplexe Computersysteme zur Messung und Analyse dieser Wechselwirkungen zu entwickeln und ganze Familien neuer Teilchen und Resonanzzustände zu entdecken. Für diese Arbeit wurde er 1968 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Er war an einem Projekt zur Durchleuchtung der ägyptischen Pyramiden beteiligt, um nach unbekannten Kammern zu suchen. Zusammen mit seinem Sohn, dem Geologen Walter Alvarez, entwickelte er die Alvarez-Hypothese, die besagt, dass das Aussterben der nicht-avischen Dinosaurier auf einen Asteroideneinschlag zurückzuführen ist.

Frühes Leben

Luis Walter Alvarez wurde am 13. Juni 1911 als zweites Kind und ältester Sohn des Arztes Walter C. Alvarez und seiner Frau Harriet, geborene Smyth, in einer römisch-katholischen Familie in San Francisco geboren. Er war ein Enkel von Luis F. Álvarez, einem spanischen Arzt, der in Asturien geboren wurde, eine Zeit lang in Kuba lebte und sich schließlich in den Vereinigten Staaten niederließ, wo er eine bessere Methode zur Diagnose der Makula-Lepra fand. Er hatte eine ältere Schwester, Gladys, einen jüngeren Bruder, Bob, und eine jüngere Schwester, Bernice. Seine Tante, Mabel Alvarez, war eine kalifornische Künstlerin, die sich auf Ölmalerei spezialisiert hatte.

Von 1918 bis 1924 besuchte er die Madison School in San Francisco und anschließend die San Francisco Polytechnic High School. 1926 wurde sein Vater Forscher an der Mayo Clinic, und die Familie zog nach Rochester, Minnesota, wo Alvarez die Rochester High School besuchte. Er hatte immer erwartet, die University of California in Berkeley zu besuchen, aber auf Drängen seiner Lehrer in Rochester ging er stattdessen an die University of Chicago, wo er 1932 seinen Bachelor-Abschluss, 1934 seinen Master-Abschluss und 1936 seinen Doktortitel erhielt. Während seines Studiums war er Mitglied der Phi-Gamma-Delta-Bruderschaft. Als Postgraduierter wechselte er zu Gamma Alpha.

Im Jahr 1932 entdeckte er als Doktorand in Chicago die Physik und hatte die seltene Gelegenheit, die Geräte des legendären Physikers Albert A. Michelson zu benutzen. Alvarez konstruierte auch einen Apparat aus Geigerzähler-Röhren, die als Teleskop für kosmische Strahlung angeordnet waren, und führte unter der Ägide seines Fakultätsberaters Arthur Compton ein Experiment in Mexiko-Stadt durch, um den so genannten Ost-West-Effekt der kosmischen Strahlung zu messen. Alvarez beobachtete, dass mehr Strahlung aus dem Westen eintraf und kam zu dem Schluss, dass die primäre kosmische Strahlung positiv geladen war. Compton reichte die daraus resultierende Arbeit bei der Zeitschrift Physical Review ein, mit Alvarez' Namen an der Spitze.

Alvarez war Agnostiker, obwohl sein Vater Diakon in einer Kongregationskirche gewesen war.

Frühe Arbeiten

Alvarez' Schwester, Gladys, arbeitete als Teilzeitsekretärin für Ernest Lawrence und erwähnte Alvarez gegenüber Lawrence. Lawrence lud daraufhin Alvarez ein, mit ihm die Ausstellung Century of Progress in Chicago zu besuchen. Nachdem er 1936 seine mündlichen Prüfungen abgeschlossen hatte, bat Alvarez, der inzwischen mit Geraldine Smithwick verlobt war, seine Schwester, sich zu erkundigen, ob Lawrence eine Stelle im Strahlungslabor frei hätte. Bald darauf kam ein Telegramm von Gladys mit einem Stellenangebot von Lawrence. Damit begann eine lange Zusammenarbeit mit der University of California, Berkeley. Alvarez und Smithwick heirateten in einer der Kapellen an der Universität von Chicago und zogen dann nach Kalifornien. Sie bekamen zwei Kinder, Walter und Jean. Sie ließen sich 1957 scheiden. Am 28. Dezember 1958 heiratete er Janet L. Landis, mit der er zwei weitere Kinder, Donald und Helen, hatte.

Im Strahlungslaboratorium arbeitete er mit dem Experimentierteam von Lawrence zusammen, das von einer Gruppe theoretischer Physiker unter der Leitung von Robert Oppenheimer unterstützt wurde. Alvarez entwickelte eine Reihe von Experimenten zur Beobachtung des K-Elektroneneinfangs in radioaktiven Kernen, der von der Theorie des Betazerfalls vorhergesagt, aber nie beobachtet wurde. Er benutzte Magnete, um die Positronen und Elektronen, die von seinen radioaktiven Quellen ausgingen, beiseite zu fegen, und konstruierte einen speziellen Geigerzähler, um nur die "weichen" Röntgenstrahlen zu erfassen, die vom K-Einfang stammen. Er veröffentlichte seine Ergebnisse 1937 in der Physical Review.

Wenn Deuterium (Wasserstoff-2) mit Deuterium beschossen wird, entsteht bei der Fusionsreaktion entweder Tritium (Wasserstoff-3) plus ein Proton oder Helium-3 plus ein Neutron (2

H

+ 2

H

→ 3

H

+ p oder 3

He

+ n). Dies ist eine der grundlegendsten Fusionsreaktionen und die Grundlage für die thermonukleare Waffe und die aktuelle Forschung zur kontrollierten Kernfusion. Damals war die Stabilität dieser beiden Reaktionsprodukte nicht bekannt, aber Hans Bethe ging auf der Grundlage der bestehenden Theorien davon aus, dass Tritium stabil und Helium-3 instabil sein würde. Alvarez bewies das Gegenteil, indem er sein Wissen über die Einzelheiten des Betriebs des 60-Zoll-Zyklotrons nutzte. Er stellte die Maschine so ein, dass sie doppelt ionisierte Helium-3-Kerne beschleunigte, und es gelang ihm, einen Strahl beschleunigter Ionen zu erhalten, wodurch er das Zyklotron als eine Art Super-Massenspektrometer nutzen konnte. Da das beschleunigte Helium aus tiefen Gasquellen stammte, in denen es sich seit Millionen von Jahren befunden hatte, musste die Helium-3-Komponente stabil sein. Anschließend erzeugte Alvarez mit dem Zyklotron das radioaktive Tritium und das 2

H

+ 2

H

Reaktion und maß seine Lebensdauer.

1938 nutzte Alvarez erneut seine Kenntnisse über das Zyklotron und erfand die heute als Flugzeitverfahren bekannten Techniken, um einen monoenergetischen Strahl thermischer Neutronen zu erzeugen. Damit begann er in Zusammenarbeit mit Felix Bloch eine lange Reihe von Experimenten zur Messung des magnetischen Moments des Neutrons. Ihr Ergebnis von μ0 = 1,93±0,02 μN, das 1940 veröffentlicht wurde, war ein großer Fortschritt gegenüber früheren Arbeiten.

Zweiter Weltkrieg

Strahlungslabor

Die britische Tizard-Mission in die Vereinigten Staaten im Jahr 1940 demonstrierte führenden amerikanischen Wissenschaftlern die erfolgreiche Anwendung des Hohlraummagnetrons zur Erzeugung von gepulsten Kurzwellenradaren. Das National Defense Research Committee, das nur wenige Monate zuvor von Präsident Franklin Roosevelt gegründet worden war, richtete am Massachusetts Institute of Technology (MIT) ein zentrales nationales Labor ein, um militärische Anwendungen des Mikrowellenradars zu entwickeln. Lawrence rekrutierte sofort seine besten "Zyklotroniker", darunter auch Alvarez, der am 11. November 1940 in dieses neue Labor, das als Radiation Laboratory bekannt wurde, eintrat. Alvarez trug zu einer Reihe von Radarprojekten bei, von frühen Verbesserungen der IFF-Radarbaken (Identification Friend or Foe), die heute als Transponder bezeichnet werden, bis hin zu einem als VIXEN bekannten System, das verhindern sollte, dass feindliche U-Boote merkten, dass sie von den neuen luftgestützten Mikrowellenradaren entdeckt worden waren. Feindliche U-Boote würden warten, bis das Radarsignal stark wird, und dann abtauchen, um einem Angriff zu entgehen. VIXEN sendete jedoch ein Radarsignal aus, dessen Stärke mit der Entfernung zum U-Boot kubiert wurde, so dass das Signal - gemessen vom U-Boot - bei Annäherung an das U-Boot immer schwächer wurde und das U-Boot annahm, das Flugzeug würde sich weiter entfernen, und nicht abtauchte.

Eines der ersten Projekte war der Bau von Geräten für den Übergang vom britischen Langwellenradar zum neuen Mikrowellen-Zentimeterbandradar, das durch das Hohlraummagnetron ermöglicht wurde. Bei der Arbeit am Mikrowellen-Frühwarnsystem (MEW) erfand Alvarez eine lineare Dipol-Gruppenantenne, die nicht nur die unerwünschten Nebenkeulen des Strahlungsfeldes unterdrückte, sondern auch elektronisch abgetastet werden konnte, ohne dass eine mechanische Abtastung erforderlich war. Dies war die erste Mikrowellen-Phased-Array-Antenne, und Alvarez setzte sie nicht nur im MEW, sondern auch in zwei weiteren Radarsystemen ein. Die Antenne ermöglichte es dem Eagle-Präzisionsbombenradar, Präzisionsbombardierungen bei schlechtem Wetter oder durch Wolken hindurch zu unterstützen. Sie wurde erst recht spät im Krieg fertiggestellt; obwohl eine Reihe von B-29 mit Eagle ausgerüstet waren und es gut funktionierte, kam es zu spät, um noch viel zu bewirken.

Das Radarsystem, für das Alvarez am besten bekannt ist und das in der Luftfahrt, insbesondere bei der Berliner Luftbrücke in der Nachkriegszeit, eine wichtige Rolle gespielt hat, war das Ground Controlled Approach (GCA). Mit Hilfe von Alvarez' Dipolantenne, die eine sehr hohe Winkelauflösung ermöglicht, können Radarbediener am Boden spezielle Präzisionsanzeigen beobachten, um ein landendes Flugzeug zur Landebahn zu führen, indem sie verbale Befehle an den Piloten übermitteln. Das System war einfach, direkt und funktionierte gut, selbst bei zuvor nicht geschulten Piloten. Es war so erfolgreich, dass das Militär es noch viele Jahre nach dem Krieg einsetzte, und in einigen Ländern wurde es noch in den 1980er Jahren verwendet. Alvarez wurde 1945 mit der Collier Trophy der National Aeronautic Association ausgezeichnet "für seine auffällige und herausragende Initiative bei der Konzeption und Entwicklung des Bodenkontrollanflugsystems für die sichere Landung von Flugzeugen unter allen Wetter- und Verkehrsbedingungen".

Alvarez verbrachte den Sommer 1943 in England, um das GCA-System zu testen, Flugzeuge zu landen, die bei schlechtem Wetter aus der Schlacht zurückkehrten, und um die Briten in der Anwendung des Systems zu schulen. Dort lernte er den jungen Arthur C. Clarke kennen, der als Radartechniker bei der RAF arbeitete. Clarke nutzte seine Erfahrungen in der Radarforschungsstation später als Grundlage für seinen Roman Glide Path, in dem Alvarez in dünner Verkleidung vorkommt. Zwischen Clarke und Alvarez entwickelte sich eine langjährige Freundschaft.

Das Manhattan-Projekt

Im Herbst 1943 kehrte Alvarez in die Vereinigten Staaten zurück und erhielt von Robert Oppenheimer das Angebot, in Los Alamos am Manhattan-Projekt zu arbeiten. Oppenheimer schlug ihm jedoch vor, zunächst einige Monate an der Universität von Chicago mit Enrico Fermi zu arbeiten, bevor er nach Los Alamos kam. Während dieser Monate bat General Leslie Groves Alvarez, einen Weg zu finden, wie die USA herausfinden könnten, ob die Deutschen Kernreaktoren betrieben, und wenn ja, wo sie sich befanden. Alvarez schlug vor, dass ein Flugzeug ein System zum Aufspüren der radioaktiven Gase, die ein Reaktor produziert, insbesondere Xenon-133, mitführen könnte. Das Gerät überflog Deutschland, entdeckte aber kein radioaktives Xenon, weil die Deutschen keinen Reaktor gebaut hatten, der zu einer Kettenreaktion fähig war. Dies war die erste Idee zur Überwachung von Spaltprodukten für die Nachrichtengewinnung. Nach dem Krieg sollte sie äußerst wichtig werden.

Aufgrund seiner Radararbeit und der wenigen Monate, die er mit Fermi verbracht hatte, kam Alvarez im Frühjahr 1944 in Los Alamos an, später als viele seiner Zeitgenossen. Die Arbeiten an der "Little Boy" (einer Uranbombe) waren weit fortgeschritten, so dass Alvarez in die Entwicklung der "Fat Man" (einer Plutoniumbombe) einbezogen wurde. Die bei Uran angewandte Technik, die beiden unterkritischen Massen mit einer Art Kanone zusammenzupressen, würde bei Plutonium nicht funktionieren, da die hohe Anzahl spontaner Hintergrundneutronen zu Spaltungen führen würde, sobald sich die beiden Teile einander nähern, so dass Hitze und Ausdehnung das System auseinander treiben würden, bevor viel Energie freigesetzt wird. Es wurde beschlossen, eine nahezu kritische Plutoniumkugel zu verwenden und sie durch Sprengstoff schnell in einen viel kleineren und dichteren Kern zu komprimieren, was damals eine technische Herausforderung war.

Um die symmetrische Implosion zu erzeugen, die erforderlich ist, um den Plutoniumkern auf die erforderliche Dichte zu komprimieren, mussten zweiunddreißig Sprengladungen gleichzeitig um den kugelförmigen Kern gezündet werden. Bei der Verwendung herkömmlicher Sprengtechniken mit Sprengkapseln waren die Fortschritte bei der Erreichung der Gleichzeitigkeit bis auf einen kleinen Bruchteil einer Mikrosekunde entmutigend. Alvarez wies seinen Doktoranden Lawrence H. Johnston an, einen großen Kondensator zu verwenden, um eine Hochspannungsladung direkt an jede Sprenglinse zu leiten und die Sprengkapseln durch Sprengdrahtzünder zu ersetzen. Der Sprengdraht brachte die zweiunddreißig Sprengladungen bis auf wenige Zehntel Mikrosekunden genau zur Detonation. Diese Erfindung war entscheidend für den Erfolg der implosionsartigen Kernwaffe. Er beaufsichtigte auch die RaLa-Experimente. Alvarez schrieb später, dass:

Bei modernem waffenfähigem Uran ist die Hintergrundneutronenrate so niedrig, dass Terroristen, wenn sie über solches Material verfügen, eine gute Chance hätten, eine hochwirksame Explosion auszulösen, indem sie einfach eine Hälfte des Materials auf die andere Hälfte fallen lassen. Den meisten Menschen scheint nicht bewusst zu sein, dass es trivial ist, eine nukleare Explosion auszulösen, wenn getrenntes U-235 zur Verfügung steht, während es die schwierigste technische Aufgabe ist, das Plutonium zur Explosion zu bringen, die ich kenne, wenn nur Plutonium verfügbar ist.

Wiederum in Zusammenarbeit mit Johnston bestand Alvarez' letzte Aufgabe im Rahmen des Manhattan-Projekts darin, eine Reihe kalibrierter Mikrofone/Sender zu entwickeln, die von einem Flugzeug abgeworfen werden sollten, um die Stärke der Druckwelle der Atomexplosion zu messen, damit die Wissenschaftler die Energie der Bombe berechnen konnten. Nach seiner Ernennung zum Oberstleutnant der US-Armee beobachtete er den Trinity-Atomtest von einer B-29 Superfortress aus, die auch die Projekt-Alberta-Mitglieder Harold Agnew und Deak Parsons (die jeweils im Rang eines Hauptmanns befördert wurden) an Bord hatte.

In der B-29 Superfortress The Great Artiste, die in Formation mit der Enola Gay flog, maßen Alvarez und Johnston die Sprengwirkung der Little Boy-Bombe, die auf Hiroshima abgeworfen wurde. Wenige Tage später verwendete Johnston, wiederum in der Great Artiste, die gleiche Ausrüstung, um die Stärke der Explosion in Nagasaki zu messen.

Luftblasenkammer

Nach seiner Rückkehr als ordentlicher Professor an die University of California, Berkeley, hatte Alvarez viele Ideen, wie er sein Wissen aus dem Kriegsradar zur Verbesserung von Teilchenbeschleunigern nutzen könnte. Einige davon sollten Früchte tragen, doch die "große Idee" dieser Zeit stammte von Edwin McMillan mit seinem Konzept der Phasenstabilität, das zum Synchrozyklotron führte. Durch die Verfeinerung und Erweiterung dieses Konzepts baute das Lawrence-Team den damals größten Protonenbeschleuniger der Welt, das Bevatron, das 1954 in Betrieb ging. Obwohl das Bevatron große Mengen interessanter Teilchen erzeugen konnte, insbesondere bei Sekundärkollisionen, waren diese komplexen Wechselwirkungen damals nur schwer zu erkennen und zu analysieren.

Alvarez griff eine neue Entwicklung zur Visualisierung von Teilchenspuren auf, die von Donald Glaser entwickelt wurde und als Blasenkammer bekannt ist, und erkannte, dass das Gerät genau das Richtige war, wenn es nur mit flüssigem Wasserstoff funktionieren würde. Wasserstoffkerne, bei denen es sich um Protonen handelt, stellten das einfachste und wünschenswerteste Ziel für Wechselwirkungen mit den vom Bevatron erzeugten Teilchen dar. Er begann ein Entwicklungsprogramm zum Bau einer Reihe von kleinen Kammern und setzte sich bei Ernest Lawrence für das Gerät ein.

Der Glaser-Apparat war ein kleiner Glaszylinder (1 cm × 2 cm), der mit Äther gefüllt war. Durch plötzliches Absenken des Drucks in der Vorrichtung konnte die Flüssigkeit in einen vorübergehenden überhitzten Zustand versetzt werden, der entlang der gestörten Spur eines durchlaufenden Teilchens zum Sieden gebracht wurde. Glaser konnte den überhitzten Zustand einige Sekunden lang aufrechterhalten, bevor es zum spontanen Sieden kam. Das Alvarez-Team baute Kammern von 1,5 Zoll, 2,5 Zoll, 4 Zoll, 10 Zoll und 15 Zoll, die mit flüssigem Wasserstoff betrieben wurden und aus Metall mit Glasfenstern bestanden, so dass die Spuren fotografiert werden konnten. Die Kammer konnte synchron mit dem Beschleunigerstrahl zyklisch bewegt werden, ein Bild konnte aufgenommen werden, und die Kammer wurde rechtzeitig für den nächsten Strahlzyklus wieder komprimiert.

Im Rahmen dieses Programms wurde eine fast 2,1 Meter lange Kammer für flüssigen Wasserstoff gebaut, Dutzende von Physikern und Doktoranden sowie Hunderte von Ingenieuren und Technikern beschäftigt, Millionen von Fotos von Teilchenwechselwirkungen aufgenommen, Computersysteme zur Messung und Analyse der Wechselwirkungen entwickelt und Familien neuer Teilchen und Resonanzzustände entdeckt. Für diese Arbeit erhielt Alvarez 1968 den Nobelpreis für Physik "für seine entscheidenden Beiträge zur Elementarteilchenphysik, insbesondere die Entdeckung einer großen Anzahl von Resonanzzuständen, die durch die von ihm entwickelte Technik der Verwendung von Wasserstoffblasenkammern und der Datenanalyse ermöglicht wurde."

Wissenschaftlicher Detektiv

1964 schlug Alvarez das so genannte High Altitude Particle Physics Experiment (HAPPE) vor, das ursprünglich als großer supraleitender Magnet konzipiert war, der mit einem Ballon in große Höhen transportiert wurde, um die Wechselwirkungen zwischen Teilchen mit extrem hoher Energie zu untersuchen. Mit der Zeit verlagerte sich der Schwerpunkt des Experiments auf die Untersuchung der Kosmologie und der Rolle von Teilchen und Strahlung im frühen Universum. Es handelte sich um ein umfangreiches Projekt, bei dem die Detektoren mit Hilfe von Höhenballons und hoch fliegenden U-2-Flugzeugen in die Luft gebracht wurden, und um einen frühen Vorläufer der aus den COBE-Satelliten hervorgegangenen Experimente zur kosmischen Hintergrundstrahlung (für die George Smoot und John Mather 2006 den Nobelpreis erhielten).

Alvarez schlug 1965 die Muonentomographie vor, um in den ägyptischen Pyramiden nach unbekannten Kammern zu suchen. Sein Plan bestand darin, mit Hilfe der natürlich vorkommenden kosmischen Strahlung Funkenkammern, die in der Hochenergie-Teilchenphysik dieser Zeit zur Standardausrüstung gehörten, unter der Pyramide des Chephren in einer bekannten Kammer zu platzieren. Durch die Messung der Zählrate der kosmischen Strahlung in verschiedenen Richtungen sollte der Detektor die Existenz von Hohlräumen in der darüber liegenden Felsstruktur aufdecken.

Alvarez stellte ein Team von Physikern und Archäologen aus den Vereinigten Staaten und Ägypten zusammen, baute die Aufzeichnungsgeräte und führte das Experiment durch, das jedoch 1967 durch den Sechstagekrieg unterbrochen wurde. Nach dem Krieg wurden die Arbeiten fortgesetzt und die eindringende kosmische Strahlung aufgezeichnet und analysiert, bis Alvarez 1969 der American Physical Society berichtete, dass in den 19 % der untersuchten Pyramide keine Kammern gefunden worden waren.

Im November 1966 veröffentlichte Life eine Reihe von Fotos aus dem Film, den Abraham Zapruder vom Kennedy-Attentat aufgenommen hatte. Alvarez, ein Experte für Optik und Fotoanalyse, war von den Bildern fasziniert und begann zu untersuchen, was man aus dem Film lernen konnte. Alvarez wies sowohl theoretisch als auch experimentell nach, dass das Zurückschnappen des Kopfes des Präsidenten mit dem Schuss von hinten übereinstimmte, was als "Jet-Effekt"-Theorie bezeichnet wurde. Der prominente forensische Ermittler Josiah Thompson untersuchte in seinem Buch Last Second in Dallas aus dem Jahr 2021 Alvarez' Experiment eingehend und stellte fest, dass es fehlerhaft war, was darauf hindeutet, dass Alvarez möglicherweise politisch motiviert war, um sich jeder Theorie zu widersetzen, die auf eine Verschwörung zur Ermordung Kennedys hindeutet. Alvarez' Theorie war jedoch von anderen Forschern weiter verfeinert und bestätigt worden. Alvarez untersuchte auch den Zeitpunkt der Schüsse und der Schockwelle, die die Kamera gestört hatte, sowie die Geschwindigkeit der Kamera und wies auf eine Reihe von Details hin, die die FBI-Fotoanalysten entweder übersehen oder falsch eingeschätzt hatten. Er verfasste eine Abhandlung, die als Anleitung gedacht war und informelle Ratschläge für Physiker enthielt, die die Wahrheit in diesem Fall herausfinden wollten.

Aussterben der Dinosaurier

Hauptartikel: Alvarez-Hypothese

1980 entdeckten Alvarez und sein Sohn, der Geologe Walter Alvarez, zusammen mit den Nuklearchemikern Frank Asaro und Helen Michel "eine Katastrophe, die die Erde buchstäblich erschütterte und eine der großen Entdeckungen der Erdgeschichte ist".

In den 1970er Jahren forschte Walter Alvarez in Mittelitalien auf dem Gebiet der Geologie. Dort hatte er an den Wänden einer Schlucht einen Aufschluss gefunden, dessen Kalksteinschichten sowohl oberhalb als auch unterhalb der Kreide-Paleogen-Grenze lagen. Genau an der Grenze befindet sich eine dünne Schicht aus Ton. Walter erzählte seinem Vater, dass diese Schicht die Stelle markierte, an der die Dinosaurier und vieles andere ausstarben, und dass niemand wusste, warum, oder was es mit dem Ton auf sich hatte - es war ein großes Rätsel, und er wollte es lösen.

Alvarez hatte Zugang zu den Kernchemikern des Lawrence Berkeley Laboratory und konnte mit Frank Asaro und Helen Michel zusammenarbeiten, die die Technik der Neutronenaktivierungsanalyse einsetzten. 1980 veröffentlichten Alvarez, Alvarez, Asaro und Michel eine bahnbrechende Arbeit, in der sie eine außerirdische Ursache für das Kreidezeit-Paleogen-Aussterben (damals Kreidezeit-Tertiär-Aussterben genannt) vorschlugen. In den Jahren nach der Veröffentlichung ihres Artikels wurde festgestellt, dass der Ton auch Ruß, glasartige Kügelchen, geschockte Quarzkristalle, mikroskopisch kleine Diamanten und seltene Mineralien enthält, die nur unter hohen Temperaturen und hohem Druck entstehen.

Die Veröffentlichung des Artikels im Jahr 1980 rief in der geologischen Fachwelt Kritik hervor, und es folgte eine oft erbitterte wissenschaftliche Debatte. Zehn Jahre später, nach Alvarez' Tod, wurden vor der Küste Mexikos Beweise für einen großen Einschlagskrater namens Chicxulub gefunden, die die Theorie stützten. Andere Forscher fanden später heraus, dass das Aussterben der Dinosaurier am Ende der Kreidezeit aus geologischer Sicht möglicherweise sehr schnell erfolgte, nämlich über Tausende von Jahren, und nicht, wie bisher angenommen, über Millionen von Jahren. Andere Forscher untersuchen weiterhin alternative Ursachen für das Aussterben der Dinosaurier, wie z. B. verstärkten Vulkanismus, insbesondere die gewaltigen Ausbrüche der Dekkanfalle, die etwa zur gleichen Zeit stattfanden, und den Klimawandel, wobei sie die Fossilaufzeichnungen überprüfen. Am 4. März 2010 war sich ein Gremium von 41 Wissenschaftlern jedoch einig, dass der Asteroideneinschlag von Chicxulub das Massenaussterben auslöste.

Luftfahrt

In seiner Autobiografie sagte Alvarez: "Ich betrachte mich als jemanden, der zwei verschiedene Karrieren hatte, eine in der Wissenschaft und eine in der Luftfahrt. Ich habe beide als fast gleich lohnend empfunden." Einen wichtigen Beitrag dazu leistete seine Freude am Fliegen. Er lernte 1933 das Fliegen und erwarb später eine Instrumenten- und eine mehrmotorige Berechtigung. In den nächsten 50 Jahren sammelte er über 1000 Flugstunden, die meisten davon als verantwortlicher Pilot. Er sagte: "Es gibt nur wenige Tätigkeiten, die mich so befriedigen wie die, als verantwortlicher Pilot die Verantwortung für das Leben meiner Passagiere zu tragen."

Alvarez leistete zahlreiche berufliche Beiträge zur Luftfahrt. Während des Zweiten Weltkriegs leitete er die Entwicklung mehrerer luftfahrtbezogener Technologien. Einige seiner Projekte sind oben beschrieben, darunter der bodenkontrollierte Anflug (GCA), für den er 1945 mit der Collier Trophy ausgezeichnet wurde. Er besaß auch das grundlegende Patent für den Radartransponder, dessen Rechte er für 1 Dollar an die US-Regierung abtrat.

Im weiteren Verlauf seiner Karriere war Alvarez Mitglied mehrerer hochrangiger Beratungsausschüsse im Bereich der zivilen und militärischen Luftfahrt. Dazu gehörten eine Arbeitsgruppe der Federal Aviation Administration zu künftigen Flugnavigations- und Luftverkehrskontrollsystemen, das President's Science Advisory Committee Military Aircraft Panel und ein Ausschuss, der untersuchte, wie die wissenschaftliche Gemeinschaft dazu beitragen könnte, die Fähigkeiten der Vereinigten Staaten zur Bekämpfung eines nichtnuklearen Krieges zu verbessern.

Alvarez' Verantwortung in der Luftfahrt führte zu vielen Abenteuern. Während seiner Arbeit an der GCA war er beispielsweise der erste Zivilist, der einen Tiefflug mit versperrter Sicht aus dem Cockpit durchführte. Er flog auch viele Militärflugzeuge vom Co-Piloten-Sitz aus, darunter eine B-29 Superfortress und einen Lockheed F-104 Starfighter. Außerdem überlebte er während des Zweiten Weltkriegs einen Absturz als Passagier in einer Miles Master.

Andere Aktivitäten

Alvarez war Mitglied der JASON Defense Advisory Group und des Bohemian Club.

Tod

Alvarez starb am 1. September 1988 an den Folgen einer Reihe von Operationen wegen Speiseröhrenkrebs. Seine sterblichen Überreste wurden eingeäschert, und seine Asche wurde über der Monterey Bay verstreut. Sein Nachlass befindet sich in der Bancroft Library der University of California, Berkeley.

In der Populärkultur

In dem Film Oppenheimer aus dem Jahr 2023, bei dem Christopher Nolan Regie führte, wurde Alvarez von dem Schauspieler Alex Wolff verkörpert.

Auszeichnungen und Ehrungen

Fellow der American Physical Society (1939) und Präsident (1969)

Collier-Trophäe der National Aeronautics Association (1946)

Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften (1947)

Medaille für Verdienste (1947)

Fellow der Amerikanischen Philosophischen Gesellschaft (1953)

Fellow der Amerikanischen Akademie der Künste und Wissenschaften (1958)

Kalifornische Wissenschaftlerin des Jahres (1960)

Albert-Einstein-Preis (1961)

Golden Plate Award der American Academy of Achievement (1961)

Nationale Medaille für Wissenschaft (1963)

Michelson-Preis (1965)

Nobelpreis für Physik (1968)

Mitglied der Nationalen Akademie der Ingenieurwissenschaften (1969)

Alumni-Medaille der Universität von Chicago (1978)

Nationale Erfinder-Ruhmeshalle (1978)

Enrico-Fermi-Preis des US-Energieministeriums (1987)

IEEE-Ehrenmitgliedschaft (1988)

Die Boy Scouts of America haben ihre Cub Scout SUPERNOVA-Auszeichnung nach Alvarez benannt (2012)

Der Kleinplanet 3581 Alvarez ist nach ihm und seinem Sohn, Walter Alvarez, benannt.

Ausgewählte Veröffentlichungen

"Sphärische Linse mit zwei Elementen und variabler Brechkraft", Patent US3305294A (Dezember 1964)

Patente

Golf-Trainingsgerät

Elektronen-Kern-Reaktor

Optischer Entfernungsmesser mit Exponentialprisma mit variablem Winkel

Sphärische Linse mit zwei Linsen und variabler Lichtstärke

Objektiv und System mit variabler Lichtstärke

Detektor für subatomare Teilchen mit flüssigem Elektronenvervielfältigungsmedium

Verfahren zur Herstellung einer Matrix von optischen Fresnelled-Elementen

Optisches Element mit reduzierter Dicke

Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements mit reduzierter Dicke

Mit Deuterium markierte Gegenstände, wie z.B. Sprengstoffe, und Verfahren zu deren Nachweis

Stabilisiertes Zoom-Fernglas

Eigenständiges Kollisionsvermeidungssystem

Fernsehzuschauer

Stabilisiertes Zoom-Fernglas

Optisch stabilisiertes Kameraobjektivsystem

Nachweis von Stickstoff

Optischer Stabilisator mit Trägheitspendel

Allgemeine Hinweise

Alvarez, L. W. (1987). Alvarez: Adventures of a Physicist. Basic Books. ISBN 0-465-00115-7 - über Internet Archive.

Heilbron, J. L.; Seidel, R. W. (1989). Lawrence und sein Laboratorium. University of California Press. ISBN 0-520-06426-7.

Trower, W. P. (2009). Luis Walter Alvarez 1911-1988 (PDF). Biografische Memoiren. Nationale Akademie der Wissenschaften. Abgerufen am 21. März 2013.

Trower, W. P. (1987). Discovering Alvarez: Selected Works of Luis W. Alvarez with Commentary by His Students and Colleagues. University of Chicago Press. ISBN 0-226-81304-5.

Wikimedia Commons bietet Medien mit Bezug zu Luis Walter Alvarez.

Luis Walter Alvarez auf Nobelprize.org einschließlich der Nobelvorlesung, 11. Dezember 1968, "Neueste Entwicklungen in der Teilchenphysik".

Über Luis Alvarez

IEEE-Interview mit Johnston, Patentinhaber des Sprengdrahtzünders

Weisstein, Eric Wolfgang (Hrsg.). "Alvarez, Luis W. (1911-1988)". ScienceWorld.

Kommentierte Bibliographie zu Luis Alvarez aus der Alsos Digital Library for Nuclear Issues Archiviert am 28. August 2006, at the Wayback Machine

Garwin, Richard L., 1992, "Memorial Tribute For Luis W. Alvarez" in Memorial Tributes, National Academy of Engineering, Vol. 5. Washington, D.C.: National Academy Press.

Biographie und bibliographische Ressourcen, vom Office of Scientific and Technical Information, United States Department of Energy

Abschrift eines mündlichen Interviews mit Luiz Alvarez am 14. Januar 1967, American Institute of Physics, Niels Bohr Library and Archives

Abschrift eines mündlichen Interviews mit Luiz Alvarez am 15. Februar 1967, American Institute of Physics, Niels Bohr Library and Archives

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